La utilización de modelos animales para el estudio de enfermedades
cardiovasculares ha contribuido sustancialmente al progreso en el
conocimiento de su patogenia y ha permitido el desarrollo de técnicas
diagnósticas y la validación de procedimientos preventivos y
terapéuticos, tanto farmacológicos como intervencionistas. Las
diferencias existentes entre la enfermedad humana y la inducida
experimentalmente, tanto en los mecanismos de regulación genética como
en los factores que determinan la función cardiaca y vascular, son sus
principales limitaciones. Entre los modelos y las preparaciones
empleados en la investigación cardiovascular, se encuentran los basados
en la utilización de células aisladas y tejidos y estructuras en baños
de órganos. El sistema de Langendorff permite el estudio directo del
corazón aislado y perfundido aplicando diversas técnicas tanto sin
someter al corazón a un trabajo como con una carga controlada. En
mamíferos pequeños existen varios tipos de modelos de alteraciones
cardiovasculares que ocurren por mutaciones genéticas espontáneas o son
inducidos mediante modificaciones específicas del genoma. Entre los
procedimientos utilizados se encuentran los basados en la transferencia
genética con provocación controlada de mutaciones que dan lugar a la
expresión de alteraciones asociadas al desarrollo de gran número de
enfermedades cardiovasculares. Animales de mayor tamaño se emplean en
modelos en los que se considera relevante que estén presentes los
mecanismos de regulación y homeostasis del organismo.
Entre
los modelos y las preparaciones utilizados en la
investigación cardiovascular se encuentran:
Células aisladas y cultivos celulares
Existen
distintas técnicas para aislar miocitos cardiacos de
distintas especies animales. Los procedimientos utilizados
consisten, básicamente, en aislar el corazón,
perfundirlo con soluciones enzimáticas sin calcio para
degradar la matriz de colágeno que interconecta los miocitos
y extraer las células. Una vez comprobada la
viabilidad de las células, pueden aplicarse diversas
técnicas de estudio, por ejemplo técnicas
electrofisiológicas como las de
patch-clamp,
que permiten analizar
las corrientes iónicas o los cambios de voltaje
transmembrana.
Mamíferos de pequeño tamaño
Los modelos de ratones basados en
alteraciones genéticas espontáneas y el desarrollo de
cepas con alteraciones poligénicas o de un único gen
han facilitado el estudio de los mecanismos de diversos procesos
fisiopatológicas y sus determinantes genéticos. Por
otra parte, los avances tecnológicos han permitido originar,
en animales como el ratón, modelos con alteraciones en
sitios específicos del genoma. Estos procedimientos abarcan
desde los no transgénicos, basados en la inducción de
mutaciones y en el desarrollo de cepas obtenidas de diferentes
tipos de embriones, hasta los originados por transferencia
genética, que se iniciaron hace más de 25 años
y han dado lugar a los procedimientos de provocación
controlada de mutaciones con expresión de alteraciones
relacionadas con el desarrollo de gran número de
enfermedades.
Los
modelos transgénicos se basan en la introducción de
ADN en el genoma de un determinado animal, hecho que ha sido
posible tras el desarrollo tecnológico empleado en producir
cultivos celulares, manipular embriones y recombinar el ADN. Entre
las técnicas directamente relacionadas se encuentran la
inyección pronuclear, la transgénesis viral y la
recombinación homóloga. En el primer caso se
efectúa una microinyección de ADN en el
pronúcleo del cigoto y en el segundo caso se utilizan
vectores virales en la introducción de genes para que se
expresen o alteren el genoma. Las técnicas recombinantes se
utilizan para introducir una alteración definida en un sitio
específico del genoma. En estos casos la modificación
genética se efectúa de manera dirigida modificando
genes de modo específico. Así, en los denominados
ratones
knockout
(inactivación genética mediante
recombinación homóloga), se inactivan genes
específicos para conseguir información sobre su
función (permiten estudiar enfermedades originadas por
mutaciones en las que hay pérdida total o parcial de
formación de las proteínas mediante las que se
expresa el gen). Por otra parte, en los denominados
ratones
knockin
se reemplazan o se mutan determinados genes y se analizan
sus patrones de expresión y los efectos de estas variaciones
que conllevan cambios en una
función.
El
procedimiento de formación de estos modelos se basa, en
primer lugar, en la manipulación de células madre
embrionarias. Éstas se obtienen de la masa de células
internas de blastocistos machos tras la fertilización del
huevo y, una vez cultivadas, se efectúan mutaciones
específicas in vitro. Estas células son pluripotentes
y son utilizadas para generar los ratones con las mutaciones
elegidas. Las mutaciones se efectúan introduciendo en la
célula embrionaria el material genético construido
previamente. Para ello se utiliza el procedimiento de
electroporación mediante choque eléctrico, tras el
cual una pequeña proporción de las células
sometidas al proceso incorporan las modificaciones diseñadas
y construidas con anterioridad. Tras multiplicar las células
embrionarias con la mutación (heterocigóticas),
éstas son inyectadas en blastocistos almacenados previamente
que después son implantados en ratones hembras
seudopreñadas. Sus descendientes quiméricos, que en
parte se derivan de las células embrionarias modificadas y
en parte de los blastocistos donantes, son identificados y, tras el
cruce de los heterocigotos, se obtienen los ratones mutantes
homocigotos.
